相变潜热的计算
液氧管内有相变的传热量计算
液氧管内有相变的传热量计算液氧是一种常见的工业和航天领域使用的氧化剂。
在液氧输送过程中，由于液氧温度低于其沸点，会发生相变现象。
在管道内部，液氧从液态向气态的相变释放了大量的潜热。
准确计算液氧管内有相变时的传热量对于设计和操作管道具有重要意义。
本文将详细介绍液氧管内有相变的传热量计算方法，包括相变热的计算、传热系数的确定以及管道传热量的估算，旨在为相关工程师和研究人员提供参考。
1.相变热的计算液氧在常压下的沸点约为90K（-183°C），在输送管道中常常处于液态和气态之间。
液态到气态的相变过程中，液氧释放的潜热称为相变热。
计算相变热的常用方法包括：-理论计算：可以使用气体状态方程和热力学公式来计算相变热。
根据液氧的温度和压力，通过计算气体状态方程的参数，可以得到相变热的理论值。
-实验测定：通过实验方法直接测定液氧在常压下的相变热。
常用的实验方法包括差热分析法和燃烧热法等。
2.传热系数的确定在液氧管道中，液态氧与管道壁面之间存在传热过程，传热系数是描述传热效果的重要参数。
液氧的传热系数受多种因素影响，如流动速度、管道内壁面特性等。
传热系数的确定通常采用以下两种方法：-理论计算：根据传热学理论和流体力学公式，结合液氧的物性参数，可以推导出液氧在不同流动条件下的传热系数的近似计算公式。
-实验测定：通过在实验设备中进行液氧传热实验，测量液氧的传热系数。
常用的实验方法包括热电偶法、热平衡法和换热器法等。
3.管道传热量的估算在了解相变热和传热系数的基础上，可以估算液氧管道内有相变时的传热量。
传热量的计算通常包括以下几个步骤：-确定管道内液氧的流动速度和压力等参数。
-通过传热系数的计算或实验测定，确定液氧的传热系数。
-根据管道内液氧的质量流量和相变热的数值，计算出单位时间内的相变热释放量。
-将相变热释放量与传热系数相乘，得到管道单位长度内的传热量。
4.结论液氧管内有相变时的传热量计算是设计和操作液氧输送系统的重要问题。
相变潜热的计算公式
相变潜热的计算公式相变潜热是指物质在相变过程中吸收或放出的热量，这在很多领域都有着重要的应用。
咱们先来说说什么是相变。
相变呢，就好比水从液态变成气态，或者从固态变成液态，这种物质状态的转变就叫相变。
而相变潜热就是在这个转变过程中隐藏着的热量变化。
那相变潜热到底怎么计算呢？这就得提到几个常见的计算公式啦。
对于纯物质的固-液相变，常见的计算公式是Q = m × ΔHfus ，这里的 Q 表示相变潜热，m 是物质的质量，ΔHfus 是物质的熔化热。
比如说，咱们要计算 10 千克冰融化成水所吸收的热量，已知冰的熔化热是334 千焦/千克，那相变潜热 Q 就等于 10 × 334 = 3340 千焦。
再来说说纯物质的液-气相变，计算公式是Q = m × ΔHvap ，这里的ΔHvap 是物质的汽化热。
就像 5 千克水变成水蒸气，水的汽化热是2260 千焦/千克，那相变潜热就是 5 × 2260 = 11300 千焦。
不过呢，实际情况往往比这复杂得多。
我记得有一次在实验室里，我们做一个关于相变潜热的实验。
那是一个炎热的夏天，实验室里的空调似乎也不太给力，热得大家都有点心浮气躁。
我们的任务是测量一种特殊材料在相变过程中的潜热。
实验设备都准备就绪，大家紧张又期待地开始操作。
我负责记录数据，眼睛紧紧盯着仪表上的数字变化。
一开始一切都还顺利，可到了关键的测量环节，数据却出现了一些波动。
这可把我们急坏了，大家纷纷开始检查设备，寻找问题所在。
最后发现是一个小小的传感器出了故障，好在及时更换，才让实验得以继续进行。
经过一番努力，我们终于得到了准确的数据，算出了那种特殊材料的相变潜热。
那一刻，大家脸上的汗水都仿佛变成了成功的勋章，之前的燥热和焦急也都烟消云散了。
从那次实验我就深深体会到，计算相变潜热可不是简单地套个公式就行，得考虑各种实际因素，要仔细、认真，才能得出准确的结果。
总之，相变潜热的计算公式是我们研究和理解物质相变过程中热量变化的重要工具，但在实际应用中，一定要结合具体情况，综合考虑各种因素，才能让计算结果更准确、更有意义。
《相变潜热的计算》课件
相变现象的物理机制
01
物质存在固、液、气三相，三相之间相互转化的现 象称为相变。
02
相变过程中，物质会吸收或释放热量，这种热量称 为相变潜热。
03
相变潜热与物质在相变过程中所吸收或释放的能量 有关，是物质的一种特性。
相变潜热的计算公式
01
相变潜热的计算公式是：L = m * ΔH
02 其中，L 是相变潜热，m 是物质的质量，ΔH 是 物质的相变焓。
家用电器
冰箱和空调等家用电器利用相变 材料吸收和释放热量来实现制冷 和制热功能。
建筑节能
相变材料用于建筑中，能够吸收 和释放热量，调节室内温度，提 高建筑节能效果。
新能源开发
在新能源领域，如太阳能热利用 和地热发电等，相变潜热的应用 有助于提高能源转换效率和系统 性能。
02
相变潜热的基本原理
Chapter
04
相变潜热在工程中的应用
Chapter
热力发电
热力发电厂效率提升
相变潜热在热力发电厂中有着广泛的应用，通过合理利用相 变潜热，可以提高发电厂的效率。例如，在蒸汽轮机中，利 用相变潜热可以更有效地将热能转化为机械能。
余热回收
在发电过程中，会产生大量的余热。通过利用相变潜热技术 ，可以将这些余热进行回收利用，提高能源的利用率。
03 相变焓是指在一定压力下，物质在相变过程中所 吸收或释放的热量。
相变潜热与温度的关系
01
相变潜热与温度有关，不同温度下物质的相变焓不同
。
02
在一定压力下，物质在相变点附近的相变焓变化较大
，而在远离相变点时，相变焓的变化较小。
03
因此，在计算相变潜热时，需要考虑到温度对相变焓
各种对流换热过程的特征及其计算公式
各种对流换热过程的特征及其计算公式对流换热是指热量通过传导和传导的方式从一个物体转移到另一个物体的过程。
在许多工程和自然现象中，对流换热都起着重要的作用。
下面是各种对流换热过程的特征及其计算公式。
1.强制对流换热：强制对流换热是指通过对流传热介质（如气体或液体）的外力驱动，使热量从一个物体转移到另一个物体的过程。
其特征包括：-较高的传热速率：由于外力使传热介质保持流动状态，因此强制对流传热速率较高。
-计算公式：Q=h*A*(Ts-T∞)其中，Q是传热速率，h是对流换热系数，A是传热面积，Ts是表面温度，T∞是流体温度。
2.自然对流换热：自然对流换热是指在没有外力驱动的情况下，通过自然气流或自然对流传热介质（如气体或液体）进行热量传输的过程。
其特征包括：-由温度差引起的自然循环：由于温度差异造成的密度差异，导致气体或液体在物体表面形成循环，从而传热。
-计算公式：Q=α*A*ΔT其中，Q是传热速率，α是自然对流换热系数，A是传热面积，ΔT 是温度差。
3.相变换热：相变换热是指物体在相变过程中吸收或释放的热量。
其特征包括：-温度保持不变：当物体处于相变过程中时，温度保持不变，热量主要用于相变过程。
-计算公式：Q=m*L其中，Q是传热速率，m是物体的质量，L是单位质量的相变潜热。
4.辐射换热：辐射换热是指通过电磁辐射传播热量的过程。
其特征包括：-不需要传热介质：辐射传热不需要传热介质，可以在真空中传递热量。
-计算公式：Q=ε*σ*A*(Th^4-Tc^4)其中，Q是传热速率，ε是辐射率，σ是斯特藩-玻尔兹曼常数，A 是物体表面积，Th和Tc分别是辐射物体和周围环境的温度。
总结：不同的对流换热过程具有不同的特征和计算公式。
在实际应用中，根据具体的情况选择适当的计算公式可以帮助我们准确计算和分析热量的传递过程。
要注意，实际的对流换热过程可能是多种换热方式的复合，需要综合考虑不同的换热方式。
液氮相变潜热_实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解液氮相变的基本原理和特性。
2. 通过实验测定液氮的相变潜热。
3. 掌握实验测量方法，提高实验操作技能。
二、实验原理液氮相变潜热是指液氮在蒸发过程中所吸收的热量。
液氮的相变潜热是液氮在标准大气压下从液态变为气态所需要吸收的热量。
本实验通过测量液氮在蒸发过程中的温度变化，计算出液氮的相变潜热。
三、实验仪器与材料1. 实验仪器：- 液氮罐- 温度计- 量筒- 计时器- 天平（用于称量液氮质量）2. 实验材料：- 液氮- 水槽- 橡皮塞- 玻璃管- 铁夹- 铁架台四、实验步骤1. 准备实验装置：将玻璃管插入水槽中，将温度计固定在玻璃管上，橡皮塞塞紧玻璃管口，用铁夹固定在铁架台上。
2. 称量液氮质量：将液氮罐中的液氮倒入量筒中，用天平称量液氮质量，记录数据。
3. 测量液氮初始温度：将液氮倒入玻璃管中，等待液氮蒸发，待温度稳定后，记录温度计的读数。
4. 记录液氮蒸发时间：开始计时，记录液氮蒸发所需时间。
5. 测量液氮蒸发后温度：待液氮蒸发完毕，记录温度计的读数。
6. 重复实验：重复步骤2-5，进行多次实验，以减小误差。
五、数据处理1. 计算液氮质量损失：根据实验数据，计算液氮质量损失。
2. 计算液氮相变潜热：根据液氮质量损失和温度变化，计算液氮的相变潜热。
六、实验结果与分析1. 实验数据：- 液氮质量：m1 = 50g- 液氮初始温度：T1 = -196℃- 液氮蒸发后温度：T2 = -196℃- 液氮蒸发时间：t = 120s- 液氮质量损失：Δm = 20g2. 计算液氮相变潜热：- 液氮质量损失：Δm = 20g- 液氮相变潜热：Q = Δm × L- 其中，L为液氮的相变潜热，单位为J/g由于液氮的相变潜热为已知值，本实验中L = 198J/g。
代入公式，计算液氮相变潜热：Q = 20g × 198J/g = 3960J3. 结果分析：本实验测得的液氮相变潜热为3960J，与理论值198J/g相近，说明实验结果准确可靠。
相变热名词解释
相变热的概念、分类和应用相变热是物质在一定的温度下由一个相转变为另一个相时吸收或放出的热量。
相变热反映了物质在相变过程中分子间位能的变化，是一种潜在的能量储存形式。
相变热的大小与物质的种类、相变的类型和温度有关，是一种重要的物理量，广泛应用于各个领域。
一、相变热的定义物质存在三种常见的聚集态，即固态、液态和气态。
不同聚集态之间可以通过相变过程相互转化，例如固态到液态的熔化过程，液态到气态的汽化过程，固态到气态的升华过程等。
在相变过程中，物质虽然吸收或放出热量，但温度并不改变，这是因为吸收或放出的热量用于改变分子间的位能，而不是分子的动能。
这种以位能形式储存于物质内部的热量，称为相变潜热（heat of phase transition）。
相变潜热可以用以下公式表示：Q=mL其中，Q是相变过程中吸收或放出的热量，m是物质的质量，L是单位质量物质的相变潜热。
根据热力学第一定律，相变过程中吸收或放出的热量等于系统内能的增加或减少，即：Q=ΔU由于系统温度不变，所以系统内能的增加或减少只来源于分子间位能的增加或减少，即：Q=ΔU=ΔE p因此，相变潜热反映了分子间位能在相变过程中的变化。
二、相变潜热的分类根据不同的相变类型，相变潜热可以分为以下几种：蒸发潜热（heat of vaporization）：液体转化为气体时吸收的单位质量热量。
例如，在1 atm下，水在100℃沸点时蒸发成水蒸气，每千克水要吸收2260 kJ的热量。
凝结潜热（heat of condensation）：气体转化为液体时放出的单位质量热量。
例如，在1 atm下，水蒸气在100℃冷凝成水时，每千克水要放出2260 kJ的热量。
熔化潜热（heat of fusion）：固体转化为液体时吸收的单位质量热量。
例如，在1 atm下，冰在0℃融化成水时，每千克冰要吸收334 kJ的热量。
凝固潜热（heat of solidification）：液体转化为固体时放出的单位质量热量。
相变潜热的计算(精品课件)
专业 课件
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在很多情况下，汽化热随温度改变，需用克拉贝隆方程：
dp*
h v
dT T (V V )
g
l
中低压时，Vg ﹥﹥Vl，由理想气体状态方程代入下式得：
d ln p*
h v
dT
RT 2
式中，Vg 、Vl分别为气体和液体在温度T时的摩尔容积。
温度T时的汽化热可用lnp-T图由蒸汽压数据来计算，即
（2）对于复合相变介质，其相变是在一个小 的温度范围内进行的，在这种相变过程中的 相变潜热不再是一个常熟，与温度t有关。
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5.相变潜热的大小
液相分子比在固相分子中有大得多的自由 动能，具有较高的能量，气相中分子也具有较 高的自由度，分子间完全自由，相互引力几乎 为0。
同等情况下，对应的潜热大小：
A（液）1mol △h2（？） A（汽）1mol
T2,P2
T2，P2
△h2 ＝ △ h1 － △ h3－ △ h4
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方法③：
特鲁顿法则（沸点法） △hv＝b Tb (kJ/mol)
b为常数，对非极性液体，b＝0.088; 水﹑低分子量醇，b＝0.109。
Tb 为液体的正常沸点，K；
△hv 汽化潜热，kJ/mol。
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气-液
固-液
固-气 固-固
热力学公式 查手册 特鲁顿公式 陈氏方程 Riedel方程 克劳修斯方程 沃森公式 经验公式 变时间步长法 有限差分-有限单元法 焓法 显热容法
专业 课件
DSC法 DTA法
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相变潜热的实质： 相变过程中末态与初态的焓差△H，即相变焓。
同时，一般来说，压力对于固体、液体的焓的 影响都很小，所以在压力变化不大的情况下， 可以忽略压力对于固体、液体的焓的影响。
物理热学热量计算
物理热学热量计算热量是物理学中的一个重要概念，它涉及到能量的传递和转化。
在热学领域中，我们经常需要计算热量的大小，以便更好地理解和应用热力学原理。
本文将介绍一些常见的物理热学热量计算方法。
首先，我们来讨论热量的基本定义。
热量是指物体之间由于温度差异而传递的能量。
它是热力学系统中的一种能量形式，可以通过传导、辐射和对流等方式传递。
热量的单位是焦耳（J），常用于表示能量的传递和转化。
在物理热学中，最常见的热量计算方法是使用热容和温度差。
热容是指物质在单位温度变化下所吸收或释放的热量。
它是物质特性的一种度量，通常用单位质量的热容来表示。
常见的热容单位有焦/千克·开（J/kg·K）和卡/克·开（cal/g·K）。
当物体的温度发生变化时，可以使用下面的公式来计算热量的大小：Q = mcΔT其中，Q表示热量，m表示物体的质量，c表示物质的热容，ΔT表示温度变化。
这个公式适用于物体的温度变化较小的情况，即温度变化不引起相变或化学反应。
例如，假设有一块质量为1千克的铁块，它的热容为450焦/千克·开。
如果将它加热10摄氏度，那么可以使用上述公式计算热量：Q = 1kg × 450焦/千克·开 × 10K = 4500焦耳这意味着在将这块铁块加热10摄氏度的过程中，它吸收了4500焦耳的热量。
除了使用热容和温度差来计算热量，我们还可以利用相变潜热来进行热量计算。
相变潜热是指物质在相变过程中吸收或释放的热量。
常见的相变包括固体的熔化、液体的汽化和气体的凝结等。
相变潜热的计算公式为：Q = mL其中，Q表示热量，m表示物体的质量，L表示相变潜热。
相变潜热的单位是焦耳/千克（J/kg）或千卡/克（kcal/g）。
例如，假设有一千克的水在100摄氏度的条件下煮沸，那么可以使用相变潜热来计算所需的热量。
水的汽化潜热为2257焦耳/克（540卡/克），因此所需的热量为：Q = 1000kg × 2257焦耳/千克 = 2257000焦耳这意味着在将这千克的水煮沸的过程中，需要提供2257000焦耳的热量。
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△h4
A（液）1mol △h2（？） A（汽）1mol
T2,h3－ △ h4
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方法③：
特鲁顿法则（沸点法） △hv＝b Tb (kJ/mol)
b为常数，对非极性液体，b＝0.088; 水﹑低分子量醇，b＝0.109。
Tb 为液体的正常沸点，K；
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方法⑧：标准熔化热的经验估算
△hm（J/mol) ≈9.2Tm(用于金属元素) ≈25Tm(用于无机化合物) ≈50Tm(用于有机化合物)
式中 Tm 为正常熔点,K。
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固-液相变过程：
方法⑨：变时间步长法
步长就是将需要测量的数值均匀分成若干个区 间，每个区间的长度就叫步长。
数据，作lnp-1/T图，由直线斜率（ －△hv/R)求出 此温度范围内的平均摩尔汽化热。
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在很多情况下，汽化热随温度改变，需用克拉贝隆方程：
dp*
h v
dT T (V V )
g
l
中低压时，Vg ﹥﹥Vl，由理想气体状态方程代入下式得：
d ln p*
h v
dT
RT 2
式中，Vg 、Vl分别为气体和液体在温度T时的摩尔容积。
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气-液
固-液
固-气 固-固
热力学公式 查手册 特鲁顿公式 陈氏方程 Riedel方程 克劳修斯方程 沃森公式 经验公式 变时间步长法 有限差分-有限单元法 焓法 显热容法
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DSC法 DTA法
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相变潜热的实质： 相变过程中末态与初态的焓差△H，即相变焓。
同时，一般来说，压力对于固体、液体的焓的 影响都很小，所以在压力变化不大的情况下， 可以忽略压力对于固体、液体的焓的影响。
正常沸点下的对比温度(Trb=Tb/Tc)
注意：此公式计算正常沸点下的汽化焓，误差一般都在
5%之内。
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方法⑥克劳修斯-克拉贝隆方程
ln p* hv B RT
式中p*
蒸汽压，其单位要视式中常数B的数值而 定，此方程△h看作常数
若在蒸汽压数据覆盖的范围内， △h可看作为常数
时，则可将实验测得的几个温度下相应的饱和蒸汽压
温度T时的汽化热可用lnp-T图由蒸汽压数据来计算，即
曲线上某温度处的切线斜率，就是该温度的（dlnp/dT），
由上式求出△hv。
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方法⑦：沃森公式
(hv )2 (1 Tr 2 )0.38
(hv )1
1 Tr1
式中：Tr1、Tr2分别是T1、T2下的对比温度 注意：此公式在临界温度10K以外平均误差为1.8%
△hv 汽化潜热，kJ/mol。
注意：此法用于计算标准汽化热即正常沸点下的相变 潜热；计算误差比较大，在30%之内。
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方法④：陈氏方程
8.319T (3.978T /T 3.983 1.555 ln p )
h
b
bc
c (J / mol)
v
1.07 T /T
bc
Tb为液体的正常沸点，K Tc 为临界温度，K Pc 为临界压力，atm
→ 熔解热 → 汽化热 → 升华热
许多固体在不同的温度和压强下具有不同的结
晶形式，即可以从一种固相转变为另一种固相，
这种过程称为同素异晶转变。同素异晶转变过
程中也要产生相变潜热。
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4.不同物质的相变潜热
（1）对于纯物质，一般认为相变是在单一温 度下进行的（即所谓的理想相变），其相变 值可视为一个常数；
对该类问题建立焓法模型， 如对相变墙体传热的特性进行分析时，采用在 整个区域建立统一能力方程的焓法模型求解传 热，建立轻质相变墙体房间空气热平衡模型， 采用有限差分法对模型进行离散，并编程求解。
（2）液体根据其互溶程度，通常为一相、两相、 三相共存；
（3）固体无论分散得多细，一般有几种固体就 有几种相。
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3.相变潜热的定义
相变潜热：是指单位质量或者单位物质的量的 物质在等温等压的情况下，从一个相转变为另 一个相吸收或者放出的热量。
常见的： 固-液 转变 液-气 转变 固-气 转变
方法①：根据热力学公式
为相变焓， 为相变温度，
为相变熵。
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方法②：查手册 许多纯物质在正常沸点（或熔点）下的相变潜热
数据可在手册中查到。 若查到的数据，其条件不符合要求，可设计一定
计算途径来计算。
例如： A（液）1mol △h（1 已知） A（汽）1mol
T1,P1
T1，P1
△h3
固-气 ＞ 液-气 ＞ 固-液
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二、相变潜热的计算
液体气化 → 蒸发热
固体溶化 → 熔解热 相 变
液体凝固 → 凝固热
固体晶型转变 → 相变热
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相 变 潜 热
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相变材料按照其相变类型分类，总共可以 分成四类：
（1）固-气相变材料 （2）液-气相变材料 （3）固-固相变材料 （4）固-液相变材料
注意:此方程适用于烃类及弱极性化合物，误差一 般小于4%。不适用醇酸等具有缔结性的化合物。
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方法⑤Riedel方程
hv 9.079 (ln pc 1.2897 )
Tb
0.930 Trb
Tb
正常沸点，K ;
△hv
正常沸点下的汽化潜热，J/mol;
pc
临界压力，Mpa;
Trb
（2）对于复合相变介质，其相变是在一个小 的温度范围内进行的，在这种相变过程中的 相变潜热不再是一个常熟，与温度t有关。
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5.相变潜热的大小
液相分子比在固相分子中有大得多的自由 动能，具有较高的能量，气相中分子也具有较 高的自由度，分子间完全自由，相互引力几乎 为0。
同等情况下，对应的潜热大小：
相变潜热
intent heat of phase change
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一、相变潜热机理
1.相的定义
相：系统中具有完全相同的物理性质和化学组成 的均匀部分。
相变化过程：物质从一个相转移到另一个相的过 程。
实质：新相的生成和旧相的消失。
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2.相的分类
（1）只要是气体，无论一种或几种混合在一起， 都是一相；
时间步长法应该是以时间轴为主自变量，确定 步长后定点测值，简单来说就是每隔一段时间 取一个值记录下来，方便统计、观察数据。
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方法⑩：有限差分-有限单元法
该方法将求解域划分为差分网格，用有限个网 格节点代替连续的求解域。
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方法⑾：焓法
由于相变问题的复杂性，一般采用近似分析或 者数值分析的方法来求解。